可生长式蛇形臂结构设计及运动学与静力学分析

来源：机床与液压杂志2025年第3期北京时间：

作者：赵宇辰，蒋周翔，刘瑞，曹磊，宋宝

单位：北京信息科技大学机电工程学院；北京信息科技大学机电工程学院；北京信息科技大学机电工程学院；北京信息科技大学机电工程学院；华中科技大学机械科学与工程学院

摘要：针对现有蛇形机械臂整机体积过大、臂体装配及维护难度较大、收纳困难等问题，提出一种新型可生长式绳驱蛇形机械臂。该机械臂采用内外臂体分离的设计方式，将装配过程拆分为骨骼伸出和骨骼外壳连接2个核心步骤，从而简化装配流程，降低机械臂维护难度。针对机械臂整机体积过大问题，分别对骨骼与外壳进行可生长式设计，解决了蛇形机械臂体积较大及收纳困难的问题，并降低了后续运动耦合问题的计算量。此外，基于新型机械结构的特点，建立“驱动装置-关节角度-末端位姿”之间的多级映射关系，并推导相应运动学方程。利用仿真软件对蛇形机械臂进行运动学建模，对蛇形机械臂的工作空间进行仿真实验分析。最后，通过静力学仿真对根部关节进行强度校核，验证了结构可行性。

关键词：蛇形机械臂;可生长式设计;运动学分析;静力学分析

基金资助：国家自然科学基金面上项目（52175452）